半乳糖缺陷IgA1及其在紫癜性腎炎和IgA腎病中的作用

尹晶，胡堅

(天津市兒童醫(yī)院風濕免疫科，天津 300074)

半乳糖缺陷IgA1及其在紫癜性腎炎和IgA腎病中的作用

尹晶，胡堅

(天津市兒童醫(yī)院風濕免疫科，天津 300074)

過敏性紫癜(Henoch-Sch?nlein purpura，HSP)是兒童最常見的系統(tǒng)性血管炎，腎臟受累使其病程慢性化。紫癜性腎炎(HSPN)的發(fā)病機制尚不明確，但腎活檢顯示IgA腎病(IgAN)與HSPN具有相同的病理表現(xiàn)，因此我們可以通過對IgAN的研究來推測HSPN發(fā)病機制。越來越多的研究證實半乳糖缺陷IgA1(Galactose-deficient IgA1，Gd-IgA1)循環(huán)免疫復(fù)合物在IgAN和HSPN的發(fā)病中起重要作用?，F(xiàn)將Gd-IgA1的分子結(jié)構(gòu)、合成代謝、在腎病中的作用以及遺傳特性等進行綜述。

半乳糖缺陷IgA1；異常糖基化；過敏性紫癜；IgA腎病

過敏性紫癜(Henoch-Sch?nlein purpura，HSP)又稱IgA血管炎，是兒童最常見的系統(tǒng)性血管炎。HSP通常急性起病，臨床表現(xiàn)為良性、自限性的疾病過程，平均病程4周左右，但腎臟受累可以使其慢性化，并且是導(dǎo)致其預(yù)后不良的一個主要因素。紫癜性腎炎(HSPN)通常表現(xiàn)為鏡下血尿伴或不伴有輕度蛋白尿，多數(shù)在HSP發(fā)病后6周內(nèi)出現(xiàn)。在兒童中，大約20%的HSPN(6%～ 7%HSP)患兒表現(xiàn)為腎炎或腎病綜合征[1]，其中1%～3%的HSPN患者最終可能進展為慢性腎病或終末腎[2]。

關(guān)于HSP以及HSPN的發(fā)病機制尚不明確，由于缺少HSP的實驗動物模型，使其發(fā)病機制的研究受到限制。而腎活檢結(jié)果顯示HSPN和IgA腎病(IgAN)在病理上難以區(qū)分，兩者系膜區(qū)都有多聚IgA1的免疫復(fù)合物沉積[3]，目前觀點一致認為HSP是IgAN的系統(tǒng)表現(xiàn)形式，它們可能是同一疾病的不同結(jié)局。因此，我們可以通過研究IgAN來推測HSPN的發(fā)病機制。

越來越多的研究證明含有半乳糖缺陷IgA1 (Galactose-deficient IgA1，Gd-IgA1)的循環(huán)免疫復(fù)合物在IgAN的發(fā)病機制中起重要作用，IgAN本質(zhì)是一種糖基化異常的疾病。研究同時還發(fā)現(xiàn)在HSP合并腎炎的患者中Gd-IgA1的循環(huán)免疫復(fù)合物明顯高于非腎損害HSP患者[3]；此外，雖然IgA1骨髓瘤患者循環(huán)中IgA1含量明顯升高，但僅僅含有Gd-IgA1的患者才出現(xiàn)免疫復(fù)合物性腎小球腎炎[4-5]，這些說明Gd-IgA1在腎臟病變中的重要作用。

1 IgA1的糖基化結(jié)構(gòu)

在健康個體中IgA主要分布在黏膜部位，血清中的IgA濃度相對較低。IgA含有兩個亞類：IgA1和IgA2。與IgA2不同，IgA1重鏈CH1和CH2之間的鉸鏈區(qū)有一個獨特的片段，富含脯氨酸、蘇氨酸和絲氨酸，它們是與含有N-乙酰氨基半乳糖(GalNAc)的O鏈聚糖相連接的部位[6-7]。GalNAc與半乳糖相連，可直接唾液酸化或通過半乳糖被唾液酸化，可為單唾液酸或雙唾液酸形式。正常循環(huán)中IgA1鉸鏈區(qū)的O鏈聚糖以GalNAc和半乳糖雙糖形式存在。而IgAN和HSPN患者血清中Gd-IgA1明顯升高，這些在IgA1鉸鏈區(qū)糖基化缺陷的O鏈聚糖是IgAN和HSPN的重要致病因子[8]。

2 O鏈聚糖的合成過程

IgA1的O鏈聚糖的合成過程：首先GalNAc在UDP-GalNAc轉(zhuǎn)移酶2(GalNAcT2)的催化作用下與IgA1鉸鏈區(qū)的蘇氨酸和絲氨酸連接，隨后半乳糖和/或唾液酸殘基與GalNAc相連。半乳糖與GalNAc的連接是通過核心1β1，3-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶(Core1β1， 3-galactosyltransferase，C1GalT1)來完成的，此酶將半乳糖從UDP-半乳糖轉(zhuǎn)移到GalNAc。C1GalT1特異的分子伴侶Cosmc通過蛋白折疊使酶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，如果缺乏Cosmc，C1GalT1將被快速降解，鉸鏈區(qū)不能與足夠的半乳糖連接。最后在唾液酸轉(zhuǎn)移酶的作用下將帶負電荷的唾液酸連接到半乳糖或GalNAc上，組成O鏈聚糖的完整結(jié)構(gòu)。但如果GalNAc先于半乳糖被唾液酸化，那么這種不成熟的唾液酸形式將妨礙后來的半乳糖殘基與GalNAc的連接，因此，GalNAc特異的α 2,6唾液酸轉(zhuǎn)移酶(ST6GalNAcⅡ)和C1GalT1/Cosmc的相對活性都能夠影響IgA1的糖基化。

3 細胞因子對IgA1糖基化的影響

有研究發(fā)現(xiàn)細胞因子可以通過調(diào)節(jié)相關(guān)的酶活性而改變IgA1的糖基化。Suzuki等[9]通過體外實驗比較來源于IgAN患者和健康對照者循環(huán)中分泌IgA1的細胞在不同細胞因子刺激下的反應(yīng)，結(jié)果顯示IL-6和IL-4能夠明顯提高Gd-IgA1含量，它們直接下調(diào)C1GalT1和Cosmc的表達而影響半乳糖的連接，而且IL-6還可以通過促進ST6GalNAcⅡ的表達間接影響IgA1糖基化，這一結(jié)果通過siRNA干擾技術(shù)將相應(yīng)基因敲除和體外酶反應(yīng)實驗得到驗證。Yamada等[10]的研究也得到相似的結(jié)果，他們分別用IFN-γ、IL-2、IL-5和IL-4在體外刺激分泌IgA1的B細胞，結(jié)果顯示只有Th2細胞因子IL-4能夠明顯促進IgA1的合成，并且通過下調(diào)C1GalT1和Cosmc的mRNA表達，抑制C1GalT1酶活性，從而改變IgA1的糖基化，這一過程可以被人重組IL-4可溶性受體阻斷。

4 黏膜免疫參與了Gd-IgA1的產(chǎn)生

IgAN顯微鏡下血尿的出現(xiàn)常與呼吸道、消化道等黏膜感染的發(fā)生密切相關(guān)，而HSP也與呼吸道感染有關(guān)，具有明顯的流行病學(xué)特點，這兩種疾病可由共同的細菌或病毒感染觸發(fā)，提示異常黏膜免疫反應(yīng)可能參與了Gd-IgA1的產(chǎn)生。支持這一觀點的依據(jù)有[11]：Gd-IgA1主要為IgA1多聚體(pIgA1)，而血清中IgA1約90%為單體，這種pIgA1主要來源于黏膜中分泌IgA1的細胞；IgAN顯微鏡下血尿與咽喉炎的發(fā)生具有一致性，稱為咽喉炎性血尿；疾病的嚴重程度與模式識別受體-TLR9的多態(tài)性相關(guān)。

然而，單純Gd-IgA1并不足以致病，需經(jīng)過“二次打擊”才最終使疾病得以形成，即半乳糖缺陷使O鏈聚糖的GalNAc或唾液酸化的GalNAc作為抗原表位暴露，與多糖特異的IgG(少數(shù)為IgA或IgM)抗體相結(jié)合[12]，形成免疫復(fù)合物。導(dǎo)致GalNAc特異抗體出現(xiàn)的刺激因素目前尚不明確，但研究發(fā)現(xiàn)一些病毒(呼吸道合胞病毒、EB病毒)和革蘭氏陽性菌(如鏈球菌)表面含有GalNAc結(jié)構(gòu)，推測這些病原體上的GalNAc結(jié)構(gòu)可能模擬了Gd-IgA1的多糖表位，刺激產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，與Gd-IgA1交叉反應(yīng)形成循環(huán)免疫復(fù)合物。這也可以部分解釋為什么IgAN和HSP與感染密切相關(guān)[5]。

5 IgA1循環(huán)免疫復(fù)合物導(dǎo)致腎臟損傷

IgA在肝細胞分解代謝，但這些循環(huán)免疫復(fù)合物由于分子量較大，不能進入孔徑較小的竇周間隙，從而不能有效地被肝臟清除，由于腎小球毛細血管內(nèi)皮細胞間隙較大，使其最終進入腎小球系膜區(qū)[13]，通過轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(CD71)和Fcα/μ受體與腎小球系膜細胞結(jié)合，使其增殖，細胞外基質(zhì)擴增，產(chǎn)生大量的細胞因子和生長因子促進腎小球硬化[14-15]，抗CD71抗體可以抑制上述反應(yīng)，說明CD71在IgA1與系膜細胞的結(jié)合中起主要作用。此免疫復(fù)合物在足突細胞與小管上皮細胞沉積有限，但可以通過Mesangio-podocytic-tubular crosstalk機制使足突細胞功能失調(diào)和小管間質(zhì)損傷[16]：IgA1免疫復(fù)合物沉積在腎小球系膜區(qū)后導(dǎo)致系膜細胞活化，釋放促炎癥因子與促纖維化介質(zhì)，包括TNF、TGF-β、IL-6和血管緊張素Ⅱ等，系膜細胞釋放的TNF誘導(dǎo)足突細胞的TNF合成，而后者通過自分泌方式進一步促進足突細胞TNF的產(chǎn)生并上調(diào)TNF受體表達，當TNF與TNFR1結(jié)合時導(dǎo)致IL-6合成和足突細胞凋亡，與TNFR2結(jié)合則繼續(xù)維持促炎癥細胞反應(yīng)[17]；足突細胞還可以通過促進小管上皮細胞的活化而導(dǎo)致小管間質(zhì)損傷；系膜細胞釋放的醛固酮和血管緊張素Ⅱ協(xié)同誘導(dǎo)腎小管上皮細胞凋亡[18]。

6 Gd-IgA1的遺傳特性

IgAN和HSPN患者血清中Gd-IgA1水平具有高度遺傳性。Krzysztof等[19]將兒童HSPN、IgAN患者、他們的一級親屬與年齡種族相匹配的兒童對照以及健康成人對照的血清Gd-IgA1水平進行比較，結(jié)果顯示IgAN和HSPN兒童血清中的Gd-IgA1水平明顯高于兒童對照(P值分別為1.7×10-7和6.5×10-9)，這兩種患者一級親屬的血清Gd-IgA1也高于相應(yīng)健康成人對照(P值分別為3.2×10-6和5.1×10-4)。在入組患者中，75%的家庭為單系遺傳，5%家庭為雙系遺傳，剩下20%為散發(fā)[19]。血清Gd-IgA1的遺傳特性已經(jīng)在高加索人、亞洲人和非裔美國人中得到證實[20-21]。IgAN和HSPN患者具有相似的遺傳特性，為它們享有共同的發(fā)病機制提供了進一步的證明。值得注意的是在上述研究中IgAN和HSPN患者一級親屬的血清Gd-IgA1雖然高于正常對照，但并沒有出現(xiàn)相應(yīng)臨床表現(xiàn)，說明單獨Gd-IgA1升高尚不能致病，印證了前面所提到的“二次打擊”學(xué)說。在所有受累患兒中，還有一小部分血清Gd-IgA1并不升高，提示除Gd-IgA1外，可能還存在其他致病機制，這將需要大量研究來證實。

7 總 結(jié)

HSPN的發(fā)病機制尚未完全明確，但HSPN和IgAN有相同的病理表現(xiàn)，而Gd-IgA1在IgAN的發(fā)病機制中起重要作用。目前研究一致認為Gd-IgA1在HSPN中起重要作用，是遺傳與環(huán)境的共同作用結(jié)果。對于HSPN發(fā)病機制的研究具有臨床實用性。我們可以將血清Gd-IgA1作為HSP進展成腎病的遺傳風險因子，判斷疾病活動度的指標。我們還可以進一步研究高水平Gd-IgA1是否與某一特定的臨床病例特征相關(guān)，通過長期隨訪觀察血清Gd-IgA1是否持續(xù)升高或隨臨床癥狀的緩解而降低，從而可以判斷對治療的反應(yīng)。HSP的嚴重腎損害是其預(yù)后不良的主要因素，由于Gd-IgA1在腎損害中的重要作用，我們是否可以通過清除循環(huán)中Gd-IgA1免疫復(fù)合物來達到治療目的。研究表明細胞因子也參與了Gd-IgA1的生成，這將為HSPN的治療提供新的靶點。

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2015-04-28)

胡堅。E-mail：h1957_7591@126.com